RU2267854C1

RU2267854C1 - Electric engine for electric oil-extractive down-pumps

Info

Publication number: RU2267854C1
Application number: RU2004131105/11A
Authority: RU
Inventors: Мухамадей Мидхатович Акназаров (RU); Мухамадей Мидхатович Акназаров; Александр Викторович Лейфрид (RU); Александр Викторович Лейфрид; Александр Сергеевич Прокаев (RU); Александр Сергеевич Прокаев; Николай Григорьевич Ревера (RU); Николай Григорьевич Ревера
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь"
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-01-10

Abstract

FIELD: electro-mechanical engineering, possible use for construction of electric oil-extractive down-pumps.

SUBSTANCE: electric engine has stator in form of laminated iron pressed into pipe, with three-phased winding and rotor positioned inside in form of sheet steel packets, separated from each other by intermediate bearings and pinned on hollow shaft. Copper rods are inserted into packet grooves, welded by ends with short-circuit copper rings. Upper end of stator is connected to head, wherein abutment bearing assembly, current input assembly for connecting cable to three-phased winding of stator and reverse valve for feeding in oil are positioned. On the end of electric engine shaft, passing through head, grooved sleeve is pinned for connection to protector. Lower portion of electric engine shaft is provided with centrifugal pump. In aforementioned lower portion of electric engine base is positioned, wherein catching filter is positioned for cleaning oil, channels with spill valve for connection to inner hollow of compensator, reverse valve for pumping oil, to which forced movement is applied along closed contour including pump, central channel of shaft, bearings, ring-shaped gap between stator and rotor, filter, pump.

EFFECT: increased engine resource due to increased durability and operational reliability of bearings.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для погружных электронасосов для добычи нефти.The invention relates to electrical engineering and can be used for submersible electric pumps for oil production.

Известно устройство для привода электропогружных насосов для добычи нефти, которое содержит статор, ротор, головку, основание, маслозаполненное, комплектуется гидрозащитой и компенсатором. (См. международный транслятор. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти. М., 1999 "Наука и техника", с-323-391).A device for driving electric submersible pumps for oil production, which contains a stator, a rotor, a head, a base, oil-filled, is equipped with hydraulic protection and compensator. (See the international translator. Installations of submersible centrifugal pumps for oil production. M., 1999 "Science and Technology", s-323-391).

Недостатком данного устройства является сложность обеспечения надежности смазки, охлаждения и долговечности даже с применением гидрозищиты.The disadvantage of this device is the difficulty of ensuring the reliability of lubrication, cooling and durability even with the use of waterproofing.

За прототип принимается свидетельство на полезную модель. Погружной электродвигатель для погружных электронасосов для добычи нефти RU 00058956, Н 02 К 17/16.A certificate for a utility model is taken as a prototype. Submersible motor for submersible electric pumps for oil production RU 00058956, N 02 K 17/16.

Электродвигатель содержит статор в виде шихтованного железа, запресованного в трубу, с трехфазной обмоткой и размещенным внутри ротором в виде пакетов из листовой стали, разделенных между собой промежуточными подшипниками и надетых на пустотелый вал, в пазы пакетов вставлены медные стержни, сваренные по торцам с короткозамыкающими медными кольцами, верхний конец статора соединен с головкой, в которой размещены узел упорного подшипника, узел токоввода для соединения кабеля с трехфазной обмоткой статора и обратный клапан для закачки масла. На конец вала электродвигателя, проходящего через головку, надета шлицевая муфта для соединения с протектором, в нижней части электродвигателя расположено основание, в котором размещены фильтр для очистки масла, каналы с перепускным клапаном для связи с внутренней полостью компенсатора, обратный клапан для закачки масла.The electric motor contains a stator in the form of laden iron pressed into a pipe with a three-phase winding and placed inside the rotor in the form of packages of sheet steel, separated by intermediate bearings and worn on a hollow shaft, copper rods inserted into the grooves of the rods, welded at the ends with short-circuit copper rings, the upper end of the stator is connected to the head in which the thrust bearing assembly is located, the current lead assembly for connecting the cable to the three-phase stator winding, and a check valve for pumping la At the end of the motor shaft passing through the head, a splined coupling is put on to connect to the tread, at the bottom of the electric motor there is a base in which a filter for cleaning oil is located, channels with a bypass valve for communication with the internal cavity of the compensator, a check valve for injecting oil.

Недостатком данного устройства является то, что в нем не обеспечивается достаточная надежность и долговечность из-за того, что условия смазки маслозаполненных электродвигателей жесткие.The disadvantage of this device is that it does not provide sufficient reliability and durability due to the fact that the lubrication conditions of oil-filled electric motors are harsh.

Смазка подшипников электродвигателей производится за счет конвекции изменяющегося объема масла в зависимости от температуры. При остановке электродвигателя значительно снижается коэффициент заполнения рабочей камеры маслом. После пуска электродвигателя к конечным узлам и подшипникам масло поступит когда расширится объем, а при наличии в полости воздушной или газовой пробок двигатель выходит из строя.Motor bearings are lubricated by convection of a varying volume of oil depending on temperature. When the motor stops, the filling factor of the working chamber with oil is significantly reduced. After starting the electric motor, the oil will arrive at the end nodes and bearings when the volume expands, and if there are air or gas plugs in the cavity, the engine will fail.

Другим недостатком устройства является недостаточный отвод теплоты, выделяющейся при работе двигателя из-за отсутствия надежной циркуляции масла. Кроме того, мелкоячеистый высоконапорный фильтр препятствует свободному продвижению масла и не предусмотрен для улавливания продуктов износа деталей.Another disadvantage of the device is the insufficient heat dissipation generated during engine operation due to the lack of reliable oil circulation. In addition, a fine mesh high-pressure filter prevents the free advancement of oil and is not intended to capture the products of wear of parts.

Применение сложной протекторной и компенсаторной гидрозащиты в блоке с электродвигателем не всегда приводит к желаемому результату из-за сложности и инерционности системы смазки (охлаждения).The use of complex tread and compensatory hydraulic protection in a unit with an electric motor does not always lead to the desired result due to the complexity and inertia of the lubrication (cooling) system.

Технический результат, который может быть достигнут от использования изобретения, заключается в увеличении ресурса двигателя за счет повышения долговечности и эксплуатационной надежности деталей и подшипников.The technical result that can be achieved by using the invention is to increase the engine resource by increasing the durability and operational reliability of parts and bearings.

Указанный результат достигается тем, что электродвигатель содержит принудительную систему смазки, снабжен центробежным насосом, посаженным на нижний конец пустотелого вала.The specified result is achieved in that the electric motor contains a forced lubrication system, is equipped with a centrifugal pump, mounted on the lower end of the hollow shaft.

Благодаря предложенному техническому решению диэлектрическому маслу (заполнителю двигателя) придается принудительное движение по замкнутому кругу - насос, центральный канал вала, подшипники, кольцевой зазор между статором и ротором, фильтр, насос.Due to the proposed technical solution, dielectric oil (engine filler) is given forced movement in a closed circle - a pump, a central shaft channel, bearings, an annular gap between the stator and rotor, a filter, and a pump.

Надежная смазка и охлаждение двигателя предусматриваются при работе электродвигателя как в автономном режиме, так и с компенсатором, применение которого позволяет закачать в полость двигателя большее количество диэлектрического масла.Reliable lubrication and cooling of the engine are provided when the electric motor is operating both in stand-alone mode and with a compensator, the use of which allows you to pump more dielectric oil into the engine cavity.

Для фильтрации масла электродвигатель снабжен низконапорным набивным улавливающим фильтром немагнитных продуктов износа деталей.For oil filtration, the electric motor is equipped with a low-pressure stuffed trap filter for non-magnetic parts wear products.

Таким образом, обеспечивается надежная смазка всех подшипников как промежуточных, так и концевых и узла пяты двигателя сразу же при запуске электродвигателя. Отпадает необходимость переносить узел упорного подшипника вниз двигателя, где наблюдается повышенная вибрация корпуса.Thus, reliable lubrication of all bearings, both intermediate and end, and the heel assembly of the engine is ensured immediately upon starting the electric motor. There is no need to move the thrust bearing assembly down the engine, where there is increased vibration of the housing.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид.The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view.

Электродвигатель состоит из статора 1 в виде шихтованного железа, запресованного в трубу, с трехфазной обмоткой. Внутри двигателя размещен ротор 2 в виде пакетов из листовой стали, разделенных между собой промежуточными подшипниками и надетых на пустотелый вал 3. В пазы пакетов вставлены медные стержни, сваренные по торцам с короткозамыкающимися медными кольцами. Верхний конец статора соединен с головкой 4, в которой размещены узел упорного подшипника 6, узел токоввода для соединения кабеля с трехфазной обмоткой статора 5 и обратный клапан для закачки масла 7. В нижней части электродвигателя расположено основание 8, в котором размещены каналы с перепускным клапаном для связи с внутренней полостью компенсатора, и обратный клапан 9 для закачки масла. Двигатель содержит принудительную систему смазки, в нижней части снабжен центробежным насосом 10, посаженным на нижний конец пустотелого вала 3, снабженным подшипником 11. Центробежный насос содержит как минимум одно рабочее колесо 12 и направляющие аппараты 13. На всасывающей стороне насоса расположен низконапорный, набивной улавливающий продукты износа, маслоочистной фильтр 14. Детали насоса расположены в стакане 15, который крепится болтовым или резьбовым соединением 16 к корпусу 17. Корпус подшипника 11, насаженный на вал 3, фиксируется от осевого смещения стопорными кольцами 18. В верхней части к корпусу подшипника потайными винтами или на резьбе крепится нижняя часть стакана 15, а с нижней стороны к корпусу подшипника при помощи резьбового соединения крепится каркас фильтра 19 с набивным фильтром 14. Для прохода масла между корпусом электродвигателя и корпусом подшипника в последнем по наружной окружности имеются сегментные вырезы 20 на чертеже не показаны. Корпус подшипника по окружности содержит подпружиненные шариковые опоры 20 для радиальной стабилизации при работе. Таким образом, обеспечивается осуществление установки насосного узла принудительного движения масла. Полости электродвигателя заполнены диэлектрическим маслом. После заполнения маслом и проведения приемочных испытаний двигатель готов к работе. С момента пуска двигателя, на валу которого установлен насос 10, масло в маслозаполненном электродвигателе имеет принудительное непрерывное движение к трущимся поверхностям по замкнутому циклу от низа до концевых точек и узла пяты двигателя 6 - насос, центральный канал вала, подшипники, кольцевой зазор между статором и ротором, фильтр, насос, надежно смазывая и охлаждая детали уже с момента пуска электродвигателя, что дает возможность повысить надежность и работоспособность двигателя, а следовательно, его ресурс.The electric motor consists of a stator 1 in the form of laden iron pressed into a pipe with a three-phase winding. Inside the engine, the rotor 2 is placed in the form of packages of sheet steel, separated by intermediate bearings and worn on a hollow shaft 3. In the grooves of the packages are inserted copper rods welded at the ends with short-circuited copper rings. The upper end of the stator is connected to the head 4, in which the thrust bearing assembly 6 is placed, the current lead assembly for connecting the cable to the three-phase stator winding 5 and the check valve for oil injection 7. At the bottom of the electric motor there is a base 8 in which channels with a bypass valve are located for connection with the internal cavity of the compensator, and a check valve 9 for oil injection. The engine contains a forced lubrication system, in the lower part it is equipped with a centrifugal pump 10, mounted on the lower end of the hollow shaft 3, equipped with a bearing 11. The centrifugal pump contains at least one impeller 12 and guide vanes 13. A low-pressure, stuffed trap is located on the suction side of the pump wear, oil filter 14. The pump parts are located in a glass 15, which is bolted or screwed to a housing 16 to the housing 17. The bearing housing 11, mounted on the shaft 3, is fixed from displacement by retaining rings 18. In the upper part, the lower part of the cup 15 is secured to the bearing housing with countersunk screws or on the threads, and on the bottom side of the bearing housing, with the help of a threaded connection, the filter frame 19 with the stuffed filter 14. is fastened. For oil to pass between the motor housing and bearing housing in the last outer circumference there are segment cutouts 20 are not shown in the drawing. The circumference of the bearing housing comprises spring-loaded ball bearings 20 for radial stabilization during operation. Thus, the installation of the pump unit of forced oil movement is ensured. Motor cavities are filled with dielectric oil. After filling with oil and conducting acceptance tests, the engine is ready for operation. From the moment of starting the engine, on the shaft of which the pump 10 is installed, the oil in the oil-filled electric motor has forced continuous movement to the rubbing surfaces in a closed cycle from the bottom to the end points and the motor heel assembly 6 - pump, central shaft channel, bearings, annular clearance between the stator and a rotor, a filter, a pump, reliably lubricating and cooling parts from the moment the motor is started, which makes it possible to increase the reliability and performance of the engine, and therefore its resource.

Электродвигатель может надежно работать в автономном режиме без протектора и компенсатора, однако более надежная смазка и охлаждение двигателя представляется при работе двигателя с компенсатором, применение которого позволяет содержать в полости двигателя больший объем диэлектрического масла. Осуществление изобретения не вызывает затруднений в ремонтных цехах сервисных организаций. Для снабжения электродвигателя насосом используются серийные рабочие колеса и направляющие аппараты от электроцентробежных погружных насосов для добычи нефти.An electric motor can operate reliably in an autonomous mode without a protector and a compensator, however, more reliable lubrication and cooling of the engine appears when the engine is running with a compensator, the use of which allows a larger volume of dielectric oil to be contained in the engine cavity. The implementation of the invention does not cause difficulties in the repair shops of service organizations. To supply the electric motor with a pump, serial impellers and guiding devices from electric centrifugal submersible pumps for oil production are used.

Количество рабочих колес зависит от мощности и длины комплектуемого электропривода, как минимум одно колесо, максимум два или три. Расточку конца пустотелого вала под подшипник и рабочее колесо производят на станочном оборудовании цеха. На всасывающей стороне насоса устраивают улавливающий набивной фильтр или применяют серийный набивной фильтр с доработкой. Доработку деталей для сборки и монтаж узла насоса с фильтром производят в сервисном цехе.The number of impellers depends on the power and length of the complete electric drive, at least one wheel, a maximum of two or three. The bore of the end of the hollow shaft under the bearing and the impeller is produced on the machine equipment of the workshop. On the suction side of the pump, a trapping stuffing filter is arranged or a serial stuffing filter with refinement is used. Refinement of parts for assembly and installation of the pump assembly with a filter is carried out in a service workshop.

Claims

Submersible electric motor for submersible electric pumps for oil production, containing a stator in the form of charged iron pressed into a pipe, a three-phase winding and placed inside the rotor in the form of packages of sheet steel, separated by intermediate bearings and worn on a hollow shaft, copper rods are inserted into the grooves of the packages welded at the ends with short-circuiting copper rings, the upper end of the stator is connected to the head, in which the thrust bearing assembly, the current lead assembly for connecting the cable to the three-pole a stator winding and a check valve for injecting oil, in the lower part of the motor there is a base in which a filter for cleaning oil is located, channels with a bypass valve for communication with the internal cavity of the compensator, a check valve for injecting oil, characterized in that the electric motor contains a forced system lubrication, equipped with a centrifugal pump, mounted on the lower end of the hollow shaft, from the suction side of which there is a stuffed oil trap that collects wear particles and an oil filter in oil ozapolnennom motor has a forced continuous movement along a closed loop pump shaft central channel, bearing the annular gap between the stator and the rotor, a filter, a pump, reliably lubricating and cooling the parts with the electric motor starting.